И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 38
Текст из файла (страница 38)
СеП бене». 1996. Чо!. 75. Р. 172-179. Ье»гш В. бепев Ч. ОхГопй Нею Ъог(с; То1суо: ОхГагс) 1/пгеегпгу Ргевв, 1994. Р. 527-603. Ье»в!и В. Оепев ЧИ. Ох1огй ОхГогс1 Оп!ге»в!»у Ргею, 2000. Р. 349-414. 835-860. Ыагх Л. Нож РЫА гер1ка(»ап оп8!па»ев 0 8с(епсе. 1995.
Чо1. 270. Р. ! 585.-1587. Кпвве!1 Р. Л. бепепсв. 5" ей Меп!о Райс, Са(»Тога!а: Ас(йвоп ЗЧев!еу Ьоп8шап !пс.. 1998. Р. 344 — 366. ЪЧагвоп Л. О., Спс1с Е Н. С. А в»гпсшге 1ог с)еохупЬове ппс!ек ас)с( 0 Ыагпге. 1')53. Чо(. 171. Р. 737-738. ЗЧя»воп?Ь Р., Спс!с Е Н. С. бенета!»шр1»сагюпв оГ »1ю вгпкгпге оГ с)еохупЬоппс!е!с ас!с) 0 Ыагпге. 1953.
Чо!. 171. Р. 964-967. ЪУ!Вс!пв М. Н. Е, 8!Осев А. К., гЧ1!воп Н. К. Мо(есп!аг вгпкгпге оГ йеахурепгове ппс1ек асЫв 0 Ыагшс. 1953. Чо!. 171. Р. 738-740. ваться независимо друг от друга. Началом синтеза белка для любого гена является кодаи Абб. В конце гена обязательно стоят колоны ПАА, Ь)Аб или ЫОА, которые не кодируют аминокислот и являются сигналами на окончание синтеза белка -- стол-кодоны. Для повышения надежности процесса терминации столкодоны обычно дублируются.
Первым при этом, как правило, выступает кодаи ЫАА (асновной Проблема кодирования в молекулярной биологии была впервые постаалена Г. А. Г'амовым еще в начале 50-х гг., т. е. задолго до открытия самой мРНК. Размышляя над тем, как линейная последовательность четырех различных нуклеотидов может определить последовательность двадцати разных аминокислот в белке, Гамов предположил, что генетический код является триплетным. Он же поставил вопросы н о других свойствах генетического кода: перекрываемости, запятых между кодонами.
выра;кленности 1Спс(с. 1966; Ратнер, !998!. 124 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА Таблица б.2. Соответствие кодонов генетического кода аминокислотам белка Третья оуква в кодо- не (З ) Вторая буква в кодоне Первая буква в коло- не (5') йзен (Г) Сер (Б) Тир (У) Цио (С) Фен (Е) Сер (Я) Тир (У) Цис (С) С Лей [Е) Сер (Б) Б(ор Б(ор А Лей (1.) Сер (Б) Гмор Трп (%) 6 Лей СЕ) Про (Р) !'нс ((!) Арг <и) Лей (1.) Про (Р) Гнс (Н) Лрг (ц) С Лей (Е) Про (Р) Глн (О) Арг (П) А Лей ! !.) Про (Р) Глн ((!) Арг (В) 6 Иле (!) Тре (Т) Аен (Ч) Сер (Б) !) Иде (1! Тре (Т) Лен (Ь() Сер (Б) С Иде (!) Тре ('!') Лиз (К) Арг! Н! А Мог(М) Трс (Т) Лнз (К) Арг (й) 6 Вал (У) Лла (Л) Лсп (В) Гли (6) Вал (У) Ала (А) Асп (П) Глн (С) С Вззл (У) Лла (Л) Глу (Е) Гди (6) Л Вал (У) Ала (А) )'лу (Е) ! ли (6) 6 терминирующий триплет), а вслед за ним на очень близком расстоянии в той же рамке считывания следует один из запасных терминирующих триплетов — ()АСз или ПОА.
Если генетический код считывается неперекрывающимися триплетами, есть только три возможности транслирования нуклеотидной последовательности в аминокислотную, в зависимости от стартовой точки. Асб АС6 АСС Асб АС6 Асб СбА Сбд СбА СбА С6А СбА СТАС бАС бАС СТАС бАС 6АС Нуклеотидная последовательность, которая начинается с инициирующего кодона, делит последующие нуклеотиды на триплеты, кодирующие аминокислоты, и заканчивается терминирующим кодоном, называется рамкой считывания. Интервал между стартовым и стоп-кодоном называется открытой рамкой считывания (ОКЕ).
Мутация, в результате которой инсертируется или делетируется один нуклеотид и изменяется рамка считывания, называется сдвигом рамки. Поскольку последовательность новой рамки считывания полностью отлична от первоначальной, вся дальнейшая аминокислотная Принечлняе. 0 — урацил, С вЂ” пнтозин, Л вЂ” адонин, С» — гуанин; Г, 1..! и т. д. — однобуквенные сокращения названий аминокислот; Феп. Сер и т.
д. — трехбуквенные сокран(ения. Кодоны ПАА, НЛО, ООА не кодир)лот аминокислот и являются сигналами терминации транеяяцип — стоп-кодонами. Кодон А!)6 является стартовым в трансляции. последовательность будет измененной после мутации. Функция такого белка полностью утрачена. 6СП 6СП 6С)) ОСИ 666 666 6С() А!а А!» А(а А!а А!а А!а А!а Вставка А ОСЕ! АОС 66С НОС 66С 66С А(а А!а Бег Суя Су Суя Суз Деления 6 НСП 066 АОС 66С ПС() АСС 6С!) Л!а Л!а Бьз Суя Бее Л!а Л!а Генетический материал мелкого бактериофага !РХ)74 представлен одноцепочечной ДНК и состоит всего из 9 генов, продукты которых хорошо изучены. ДНК, необходимая для кодирования этих продуктов, должна бы состоять минимум из б078 нуклеотидов. На самом же деле в хромосоме фага 9)Х174 5374 нуклеотида.
Этот парадокс удалось разрешить лишь после того, как в 1978 г. группой Ф. Сэнгера было проведено полное секвенирование ДНК этого фага. Оказалось, что кодирующие последовательности двух генов (В и Е) локализованы внутри кодирующих последовательностей двух других генов (А и Т)). При этом рамка считывания (т. е. триплет, прочитываемый при трансляции) в каждом случае оказывалась сдвинутой на одну пару нуклеотидов. Например, в определенном участке внутри гена зз находится последовательность 6ТТТАТ66ТАСО которая в полипептиде Г) кодирует последовательность валин-тирозин-глицин — треонин. Рамка считывания гена Е смещена вправо на один нуклеотид от рамки считывания гена 2).
Поэтому триплет АТО распознается как стартовый, и в полипептиде Е появляется формилметионин, за которым последует валин, кодируемый триплетом ОТА, и т. д. Сходным образом кодируюшая последовательность гена В оказывается внутри кодирующей последовательности гена А. В результате сдвига рамки считывания кодируемые перекрывающимися генами полипептиды полностью отличаются друг от друга по последовательностям аминокислот. В !968 г. за открытие и инте!зпретацикз генетического кода и его функции в белковом синтезе Нобелевская премия была присуждена Р.
Холли (К. Но11еу), Х. Хоране (Н. Кйогапа) и М. Ниренбергу (М. Ы(гепЬегд). 125 Глана 6. СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНОМА Число случаев С Сук 11 Аяр С(Л) С()С С()А С(10 6!О !096 538 3425 Лейцпн 3534 926 !397 !!59 0СС бСА б(Х бС0 Алании ААС АА() ССЛ ССС ССГ! СС11 САА САб ЛПЛ Л(10 СПЛ СПС Сбб Сб() Аспарагин Пролил Глутамин Лргпнии Р Рто Яп Й Лг начало пачало ТОАТО ТЛЛТО конец копки начало нячлко АТЬ ОТОА А0С Аб() ()СА 11СС Шб ПС() 8 8 с( Серии конлц конец АСА АСС АСб АС() 0()А 0ПС 0(10 б()П Т Т!н Треонии У Уа( Валин Триптофан Тирозип Ж Ткр У Туг 1)00 11АС ПАП Тайтици 6.3.
Аминокислоты и соответствующие им колоны А А1а Алании 0СА 0СС бсб 0СП Пнстспн ()бс ()0() Аспарагиновая 0АС бл() кислота Е б!ц Глутамннопая 0АА бАб кислота Е Р1те Фепизаляпип (Л3С 1ЛЛ! б б1у Глнцин 00А ббС ббб 000 Н НВ 1'истидип САС СА13 1 Пе Изолейцнн А()А АПС А(Ш К Сук > !изин ЛЛЛ ЛЛ0 1. Есц Лейлин 1Л1А (Л)б С1)А С()с С()б С1Л1 М Ме( мети«вин Л(!О Подобная ситуация «ген внутри гоню! известна и в ряде других случаев.
Частично перекрывающиеся кодирующие последовательности обнаружены в ДНК вируса млекопитающих 8У40. У РНКового фага М82 один из генов перекрывает два других и, следовательно, не перекрывается лишь один из фаговых генов: При анализе одного из мобильных генетических элементов у бактерий --- элемента 185 — был обнаружен еще более яркий пример сверхкомпактной организации генетической информации. В этом случае одна из цепей молекулы ДНК содержит два перекрывающихся гена, а комплементарный им участок второй цепи ооразует третий ген. Следовательно, обе цепи значимы и несут информацию, соответствующую трем генам: Тайпгца 6.4. Частота использования разных колонов.
колиру(ощих лейцнн и алании, у лрозофилы (АзЬЬцтпег. !989. Р. 75) Аминокислота Колон По результатам выполнения «Геномного проекта Е. сорпк (см. разд. Гь5) обнаружено, что у 405 пар смежных генов вообще нет межгеиных интервалов: знак начала трансляции одного гена частично перекрывается с конечным знаком другого, например: 3. Генетический код является вырожденным, в том смысле что одной аминокислоте может соответствовать несколько кодонов (табл. 6.3).
Однако кодоны используются не с одинаковой частотой. Например, у дрозофилы в результате параллельного изучения последовательностей кодонов в генах (269 тпн) и аминокислот, кодируемых ими, было показано, что кодоны используются с разной частотой (табл. 6.4) !см, также: В1а(шег е! а1., 1997; Кпзяе!1, 1998; Ратнер, 20021. 4. Генетический код универсален, в том смысле что определенному кодону соответствует определенная аминокислота. Например, А130-кодон кодирует метионин у любого организма. Однако по мере расширения круга объектов молекулярной генетики стали накапливаться исключения, сделавшие код «квазиуниверсальнымн, Касается это прежде всего митохондриальных геномов (табл. 6.5).
В 1980 г. за выдающийся вклад я разработку методов экспериментальных манипуляций с ДНК Нобелевская премия по химии была присуждена П. Бергу (Р. Вегй), У. Гилберту (1У. бйЬег!) и Ф. Сэнгеру (И Баойег). 126 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА Таблица 6.5. Отклонения от универсального генетического кода !Еезг!п, 1994. Р, 217 — 2 !'2! Универсальное значение 11собычнос значение Кодоны Г~ном Организмы Митохондрии Позвоночные, дрозофила, дрожжи, плесени, трипаносомы бнор Е!ОА Тгр СШ~ СПС СНА СПб Тйг 1.еп Сахаромицеты ССгсг Агй Позвопочпьге, дрозофила, сахаромнцеты Пс АОА Мс! Морская звезда АбА АСтб Япр Позвоночные АбА АбАь Морская звезда, дрозофила бег Агй А скарида, нем ягода Ягагг 1Л.1б 1.еп АГ С! Пе Пе Нематода Бгап П- бйаг! Млеконитащщие Ягор Микоплазма ПАА ПАб Ядро Цилнаты Гриб кандида цилиндрика б!п 1;П! 1.еп А" — модифицированный аденнн.
Питераглура к разделу б.4 Алиханин С. И., Акифьев А. П., Черпни Л. С. Общая генетика. Мс Высш. шк., 1985. С. 231.-233. Гершензон С. М. Основы современной генетики. Киев: Наук. думка.!983. С. 285 — 295. Инге-Вечтомов С. Г. Трансляция как способ существования живых систем, илн в чем смысл кбессмыслснных» кодонов д Соросовский образовательный жури. 1996. № 12. С. 2 — 10.
Ратнер В. А. Генетический код как система д Соросовский образовательный журн. 2000. № 3. С. !7 — 22. Ратнер В. А. Хроника великого открытия: идеи и лица д Природа. ! 998. № 1!. С. 18 — 28. Ратнер В. А. Что содержит полный геном Ьвсдегк1ди год! д Соросовский образовательнь|й журн. 2002. АвЬЬпгпег М. !3гогордда. А 1аЬогагогу Ьапд!юо1г. Со1д Брг!пй НагЬог: СоЫ Брппб НагЬог 1.аЬогагогу Ргевв, 1989.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
